Cours de programmation avancée. Le langage C. Université du Luxembourg

Transcription

1 Université du Luxembourg Cours de programmation avancée. Le langage C Sébastien Varrette <Sebastien.Varrette@imag.fr> Version : 0.4 Nicolas Bernard <n.bernard@lafraze.net>

2 2

3 Table des matières 1 Les bases Un langage compilé Généralités sur les langages de programmation Le C comme langage compilé Notes sur la normalisation du langage C C en pratique : compilation et debuggage Les mots-clés Les commentaires Structure générale d un programme C Notion d identificateur Conventions d écritures d un programme C Les types de base Les caractères Les entiers Les flottants Le type void La syntaxe du langage Expressions et Opérateurs Opérateurs arithmétiques Opérateurs d affectation Opérateurs relationnels Opérateurs logiques Opérateurs bit à bit Opérateurs d accès à la mémoire Autres opérateurs Les structures de contrôle Instruction if...else Instruction for Instruction while Instruction do...while Instruction switch Instruction goto Instruction break Instruction continue La récursivité

4 2.4 Les conversions de types Les situations de la conversion de type La règle de promotion des entiers Les conversions arithmétiques habituelles Les surprises de la conversion de type Principales fonctions d entrées-sorties standard La fonction getchar La fonction putchar La fonction puts La fonction d écriture à l écran formattée printf La fonction de saisie scanf Les pointeurs Déclaration d un pointeur Opérateurs de manipulation des pointeurs L opérateur adresse de & L opérateur contenu de : * Initialisation d un pointeur Arithmétique des pointeurs Allocation dynamique de mémoire Libération dynamique avec la fonction free Les types dérivés Les énumérations Les tableaux Initialisation d un tableau Tableaux multidimensionnels Passage de tableau en paramètre Relation entre tableaux et pointeurs Cas des tableaux de chaînes de caractères Gestion des arguments de la ligne de commande Les structures Initialisation et affectation d une structure Comparaison de structures Tableau de structures Pointeur vers une structure Structures auto-référées Les unions Déclaration d une union Utilisation pratique des unions Une méthode pour alléger l accès aux membres Les champs de bits Définition de synonymes de types avec typedef

5 5 Retour sur les fonctions Déclaration et définition d une fonction Appel d une fonction Durée de vie des identificateurs Portée des variables Variables globales Variables locales Récursivité Passage de paramètres à une fonction Généralités Passage des paramètres par valeur Passage des paramètres par adresse Passage de tableau en paramètre Fonction à nombre variable de paramètres Pointeurs sur une fonction Gestion des fichiers Ouverture et fermeture de fichiers Ouverture de fichiers : la fonction fopen Fermeture de fichiers : la fonction fclose Les entrées-sorties formatées La fonction d écriture en fichier fprintf La fonction de saisie en fichier fscanf Impression et lecture de caractères dans un fichier Lecture et écriture par caractère : fgetc et fputc Lecture et écriture optimisées par caractère : getc et putc Relecture d un caractère Les entrées-sorties binaires : fread et fwrite Positionnement dans un fichier : fseek, rewind et ftell 77 7 Les directives du préprocesseur La directive #include La directive #define Définition de constantes symboliques Les macros avec paramètres La compilation conditionnelle Condition liée à la valeur d une expression Condition liée à l existence d un symbole L opérateur defined La commande #error La commande #pragma La programmation modulaire Principes élémentaires Eviter les erreurs d inclusions multiples La compilation séparée Résumé des règles de programmation modulaire

6 8.5 L outils make Principe de base Création d un Makefile Utilisation de macros et de variables La bibliothèque standard Diagnostics d erreurs <assert.h> Gestion des nombres complexes <complex.h> Classification de caractères et changements de casse <ctype.h> Valeur du dernier signal d erreur <errno.h> Gestion d un environnement à virgule flottante <fenv.h> Gestion des exceptions Gestion des arrondis Gestion des environnements en virgule flottante Intervalle et précision des nombres flottants <float.h> Définitions de types entiers de taille fixée <inttypes.h> Alias d opérateurs logiques et binaires <iso646.h> Intervalle de valeur des types entiers <limits.h> Gestion de l environnement local <locale.h> Les fonctions mathématiques de <math.h> Fonctions trigonométriques et hyperboliques Fonctions exponentielles et logarithmiques Fonctions diverses Branchements non locaux <setjmp.h> Manipulation des signaux <signal.h> Nombre variable de paramètres <stdarg.h> Définition du type booléen <stdbool.h> Définitions standards <stddef.h> Définitions de types entiers <stdint.h> Entrées-sorties <stdio.h> Manipulation de fichiers Entrées et sorties formatées Impression et lecture de caractères Utilitaires divers <stdlib.h> Allocation dynamique Conversion de chaînes de caractères en nombres Génération de nombres pseudo-aléatoires Arithmétique sur les entiers Recherche et tri Communication avec l environnement Manipulation de chaînes de caractères <string.h> Macros génériques pour les fonctions mathématiques <tgmath.h> Date et heure <time.h> Manipulation de caractères étendus <wchar.h> et <wctype.h>

7 A Etude de quelques exemples 106 A.1 Gestion des arguments de la ligne de commande A.2 Exemple de liste chaînée B Makefile générique 112 C Le bêtisier 116 C.1 Erreur avec les opérateurs C.1.1 Erreur sur une comparaison C.1.2 Erreur sur l affectation C.2 Erreurs avec les macros C.2.1 Un #define n est pas une déclaration C.2.2 Un #define n est pas une initialisation C.2.3 Erreur sur macro avec paramètres C.2.4 Erreur avec les effets de bord C.3 Erreurs avec l instruction if C.4 Erreurs avec les commentaires C.5 Erreurs avec les priorités des opérateurs C.6 Erreur avec l instruction switch C.6.1 Oubli du break C.6.2 Erreur sur le default C.7 Erreur sur les tableaux multidimensionnels C.8 Erreur avec la compilation séparée C.9 Liens utiles

8 Avant-propos Ce polycopié vient en complément au cours de programmation avancée dispensé au sein de l université du Luxembourg en DUT d informatique. En aucun cas il ne dispense de la présence en cours. Ce document n a pas pour vocation d être un ouvrage de référence du Langage C (pour cela, voir par exemple [KR88]). Il doit simplement permettre au lecteur d appréhender rapidement ce langage. Pour la petite histoire, le langage de programmation C a été développé dans les années 70 par Dennis Ritchie aux laboratoires Bell. Il puise ses origines dans le langage de programmation sans type BCPL (Basic Combined Programming Language, developpé par M. Richards) et dans B (developpé par K. Thompson). En 1978, Brian Kernighan et Dennis Ritchie produisent la première description officielle de C. Le design de C lui confère un certain nombre d avantages : Le code source est hautement portable Le code machine est très efficace les compilateurs C sont disponibles dans tous les systèmes courants. La version courante de ce document ainsi que le code source des exemples abordés dans ce polycopié sont disponibles sur mon site 1

9 Chapitre 1 Les bases 1.1 Un langage compilé Généralités sur les langages de programmation Dans le domaine de la programmation, on utilise aujourd hui des langages de programmation de haut niveau (i.e facilement compréhensibles par le programmeur) par opposition aux langages de bas niveau (de type assembleur) qui sont plus orientés vers le langage machine. Parmi les exemples de langages de haut niveau, on peut citer les langages C, C++, Java, Cobol etc... Il est néanmoins nécessaire d opérer une opération de traduction du langage de haut niveau vers le langage machine (binaire). On distingue deux types de traducteurs : 1. l interpréteur qui traduit les programmes instruction par instruction dans le cadre d une intéraction continue avec l utilisateur. Ainsi, le programme est traduit à chaque exécution. 2. le compilateur qui traduit les programmes dans leur ensemble : tout le programme doit être fourni en bloc au compilateur pour la traduction. Il est traduit une seule fois. Il en résulte deux grands types de langages de programmation : les langages interprétés : dans ce cas, l exécution des programmes se fait sous un terminal à la volée. Ce type de langage est donc adapté au développement rapide de prototypes (on peut tester immédiatement ce que l on est en train de faire) On citera par exemple les langages Scheme, Ruby, etc... les langages compilés : les source du code est dans un premier temps passé dans une moulinette (le compilateur) qui va générer, sauf erreur, un exécutable qui est un fichier binaire compréhensible par votre machine. Ce comportement est illustré dans la figure 1.1. Ce type de langage est donc adapté à la réalisation d applications plus efficaces ou de plus grande envergure (il y a une optimisation plus globale et la traduction est effectuée une seule fois et non à chaque exécution). En outre, un langage compilé permet de diffuser les programmes sous forme binaire, sans pour autant imposer la diffusion le source du code, permettant 2

10 ainsi une certaine protection de la propriété intellectuelle. Quelques exemples de langages compilés : C, C++, Java etc... A noter que certains langages peuvent être à la fois compilés et interprétés, comme par exemple CAML. prog.c a.out void f(int a){ int main(){... COMPILATION source du programme executable binaire Fig. 1.1 Compilation d un code source Le C comme langage compilé Le langage C est donc un langage compilé (même s il existe des interpréteurs plus ou moins expérimentaux). Ainsi, un programme C est décrit par un fichier texte, appelé fichier source. La compilation se décompose en fait en 4 phases successives 1 : 1. Le traitement par le préprocesseur : le fichier source (portant l extension.c) est analysé par le préprocesseur qui effectue des transformations purement textuelles (remplacement de chaînes de caractères, inclusion d autres fichiers sources, compilation conditionnelle...). Les différentes commandes qui peuvent être fournies au préprocesseur seront exposées dans le chapitre La compilation : la compilation proprement dite traduit le fichier généré par le préprocesseur (d extension.i) en assembleur, c est-à-dire en une suite d instructions du microprocesseur qui utilisent des mnémoniques rendant la lecture possible. 3. L assemblage : cette opération transforme le code assembleur (extension.s) en un fichier binaire, c est-à-dire en instructions directement compréhensibles par le processeur. Généralement, la compilation et l assemblage se font dans la foulée, sauf si l on spécifie explicitement que l on veut le code assembleur. Le fichier produit par l assemblage est appelé fichier objet (et porte l extension.o). Les fichiers objets correspondant aux librairies pré-compilées ont pour suffixe.a. 4. L édition de liens : un programme est souvent séparé en plusieurs fichiers sources (voir le chapitre 8 consacré à la programmation modulaire), pour des raisons de clarté mais aussi parce qu il fait généralement appel à des librairies de fonctions standards déjà écrites. Une fois chaque fichier de code source assemblé, il faut donc lier entre eux les différents fichiers objets. L édition de liens produit alors un fichier dit exécutable (a.out par défaut). 1 Les extensions mentionnées peuvent varier selon le compilateur utilisé (gcc ici). 3

11 1.1.3 Notes sur la normalisation du langage C [KR88], publié initialement en 1978 par Brian W. Kernighan et Denis M. Ritchie a fait office de norme pendant longtemps (on parle alors de C K&R, en référence aux 2 auteurs). Devant la popularité du C, l American National Standard Institut 2 charge en 1983 le comité X3J11 de standardiser le langage C. Le fruit de ce travail est finalement été approuvé en décembre 1989, le standard ANSI C89 est né. L International Organization for Standardization 3 a adopté en 1990 ce standard en tant que standard international sous le nom de ISO C90. Ce standard ISO remplace le précédent standard ANSI (C89) même à l intérieur des USA, car rappelons-le, ANSI est une organisation nationale, et non internationale comme l ISO. Les standards ISO, en tant que tel, sont sujets à des révisions, notamment en 1995 (C95) et en 99 (on parle alors de C99). Comme on le verra dans la suite, certaines fonctionnalités décrites dans ce document héritent de la norme C99 et n était pas présentes avant C en pratique : compilation et debuggage Compilation d un programme C Il existe évidemment un grand nombre de compilateurs C pour chaque plateforme (Windows, Linux, MAC etc...). Le compilateur détaillé dans cette section correspond au compilateur libre gcc, disponible sur quasiment toutes les plateformes UNIX. La compilation du fichier prog.c se déroule en général en deux étapes : 1. traduction du langage C dans le langage de la machine (binaire) sous forme d un fichier objet prog.o : gcc -O3 -Wall -c prog.c 2. regroupement des variables et des fonctions du programme avec les fonctions fournies par des bibliotheques du systeme ou faites par l utilisateur (edition de liens) : gcc -o prog prog.o Ces deux commandes ont donc permis de générer l exécutable prog qui peut alors est lancé (./prog dans une fenêtre de shell). Si un seul fichier source est utilisé pour générer l exécutable, les deux commandes précédentes peuvent être regroupées en une seule : gcc -O3 -Wall prog.c -o prog Quelques explications sur les options de gcc s imposent : -O : effectue des optimisations sur le code généré. La compilation peut alors prendre plus de temps et utiliser plus de mémoire. Un niveau, variant de 0 à 3 spécifie le degré d optimisation demandé. Ainsi, l option -O3 permet d otenir le code le plus optimisé. -Wall : active des messages d avertissements (warnings) supplémentaires; -c : demande au compilateur de ne faire que la premiere étape de compilation ;

12 -o : permet de préciser le nom du fichier produit. il est important de noter que l option -Wall est indispensable puisqu elle permet de detecter la plupart des erreurs d inattention, de mauvaise pratique du langage ou d usage involontaire de conversion implicite. Il existe bien sûr de nombreuses autres options disponibles 4. En voici certaines qui pourront être utiles : -Idir : ajoute le répertoire dir dans la liste des répertoires ou se trouvent des fichiers de header.h (voir chapitre 8). Exemple : -Iinclude/ -Werror : considère les messages d avertissements (warnings) comme des erreurs -g : est nécessaire pour l utilisation d un debugger. Il est possible de fournir plus ou moins d informations au debugger. Ce critère est caractérisé par un niveau variant entre 1 et 3 (2 par défaut). Ainsi, l utilisation du niveau maximal (option -g3) assure que le maximum d informations sera fourni au debugger ; -pg : nécessaire pour l utilisation du profiler GNU : gprof 5 (qui permet de déterminer par exemple quelles sont les parties du code qui prennent le plus de temps d exécution et qui doivent donc être optimisées). Enfin, il est possible d automatiser la compilation de l ensemble des fichiers d un projet à l aide de l utilitaire make qui sera présenté au 8.5. Note sur les erreurs de compilation : A ce stade, on peut classer les erreurs de compilation en deux categories : les erreurs de syntaxe produites lors de la première phase lorsque le code n est pas écrit en C correct. les erreurs de resolution des symboles produites lors de la deuxième phase lorsque des variables ou des fonctions utilisées ne sont definies nulle part. Outils de debuggage Il existe un certain nombre de debugger qui peuvent être utilisés pour corriger les erreurs d un programme : en ligne de commande : gdb ( sous forme d une application graphique : xxgdb ( ddd ( A noter également l existence de valgrind qui permet de détecter les fuites de mémoire Les mots-clés Un certains nombres de mots sont réservés pour le langage C. Avant de commencer, il convient donc d en donner la liste exhaustive : 4 man gcc si vous avez du courage Voir 5

13 1.3 Les commentaires auto double int struct break else long switch case enum register typedef char extern return union const float short unsigned continue for signed void default goto sizeof volatile do if static while Les commentaires sont très important dans n importe quel langage de programmation car ils permettent de documenter les fichiers de sources. /* Ceci est un commentaire qui peut s étaler sur plusieurs lignes */ // Ceci est un commentaire qui ne peut s étaler que sur une ligne Attention car le commentaire sur une ligne est une fonctionnalité qui n a été définie qu avec la norme C99! Une bonne habitude à prendre dans le domaine général de la programmation est de découper chaque fichier source selon plusieurs niveaux de commentaires : 1. le fichier : pour indiquer le nom de l auteur, du fichier, les droits de copyright, la date de création, les dates et auteurs des modifications ainsi que la raison d être du fichier; 2. la procédure : pour indiquer les paramètres et la raison d être de la procédure 3. groupe d instruction : pour exprimer ce que réalise une fraction significative d une procédure. 4. déclaration ou instruction : le plus bas niveau de commentaire. On considérera ainsi l exemple fourni en annexe A.1 page 106. Attention : Une erreur classique est d oublier la séquence fermante */. Dans l exemple suivantes, les instructions 1 à n seront ignorées à la compilation : /* premier commentaire Instruction 1... Instruction n /* deuxième commentaire */ Il convient également de prendre la bonne habitude de commenté son code source à la mode Doxygen 7. Doxygen est un système de documentation pour de nombreux langages de programmation (C++, C, Java, Objective-C, Python, IDL etc...). Il permet de générer facilement une documentation complète sur un code source en utilisant un format de commentaires particulier

14 1.4 Structure générale d un programme C De manière générale, un programme C consiste en la construction de blocs individuels appelées fonctions qui peuvent s invoquer l un l autre. Chaque fonction réalise une certaine tâche 8. Pour pouvoir s exécuter, un programme C doit contenir une fonction spéciale appelée main qui sera le point d entrée de l exécution (c est à dire la première fonction invoquée au démarrage de l exécution). Toutes les autres fonctions sont en fait des sous-routines. Un programme C comporte également la déclaration de variables qui correspondent à des emplacements en mémoire. Ces emplacements permettent de stocker des valeurs qui peuvent être utilisées/modifiées par une ou plusieurs fonctions. Les noms des variables sont des identificateurs quelconques (voir 1.5). Voici deux exemples significatifs : 1. D abord, le petit classique qui affiche à l écran Hello World! : #include <stdio.h> // Directive de preprocesseur void main() { printf("hello world!"); 2. Un exemple un peu plus complet, faisant apparaître toutes les composantes d un programme C : #include <stdio.h> // Directive de preprocesseur #define TVA 15 // idem - la TVA au Luxembourg float prix_ttc; //déclaration d une variable externe /* Exemple de déclaration d une fonction secondaire */ /* ajoute la TVA au prix HT; renvoie le prix TTC */ float ajoute_tva(float prix_ht) { return prix_ht*(1 + (TVA/100)); /* Fonction main: point d entree de l exécution*/ void main() { float HT; //déclaration d une variable interne puts("entrer le prix H.T. : "); // appel de fonctions scanf("%f",&ht); // définies dans stdio.h prix_ttc = ajoute_tva(ht); //appel de notre fonction printf("prix T.T.C. : %.2f\n",prix_TTC); On voit sur ces deux exemples les différentes composantes d un programme C : 1. les directives du préprocesseur : elles permettent d effectuer des manipulations sur le texte du programme source, avant la compilation. Une 8 A noter qu il existe en C des fonctions précompilées qui peuvent être incluses dans le programme, ces fonctions étant contenues dans des fichiers spéciaux appelés library files (extension *.lib). Pour accéder à ces fonctions, une directive doit être issue au compilateur indiquant d inclure les header files (extension *.h) contenant les déclarations correspondantes à ces fonctions. Dans tous les cas, les autres fonctions doivent être écrites par le programmeur. 7

15 directive du préprocesseur est une ligne de programme source commençant par le caractère dièse (#). Ces instructions seront détaillées dans le chapitre 7 mais on distingue déjà les deux directives les plus utilisées : #include qui permet d inclure un fichier. Ici, le fichier stdio.h définit (on préfère dire déclare) les fonctions standards d entrées/sorties (en anglais STanDard In/Out), qui feront le lien entre le programme et la console (clavier/écran). Dans cet exemple, on utilise les fonctions puts, printf et scanf (voir 2.5). #define qui définit une constante. Ici, a chaque fois que le compilateur rencontrera le mot TVA, il le remplacera par les déclarations de variables : Ces déclarations sont de la forme : type nom variable [= <valeur>]; Les variables peuvent être déclarées soit de façon externe (c est à dire en dehors d une fonction), soit de façon interne (on dit aussi locale) à une fonction. Par exemple, dans la déclaration float prix_ttc; on a défini la variable externe identifiée par prix_ttc, de type float (le type des nombres réels dit à virgule flottante, d où ce nom). Les trois types scalaires de base du C sont l entier (int), le réel (float) et le caractère (char) et seront abordés au 1.7. Toute variable C est typée. Cela permet notamment de savoir quelle place la variable occupera en mémoire et comment il faudra interpréter la suite de bits stockée en mémoire. On peut bien sûr définir ses propres types (voir chapitre 4), mais il existe un certain nombre de types disponibles de façon native. Ces types de base sont détaillés dans la section 1.7. Enfin, on ne peut jamais utiliser de variable sans l avoir déclarée. 3. la définition de fonctions. Ce sont des sous-programmes dont les instructions vont définir un traitement sur des variables. La déclaration d une fonction est de la forme : type_resultat nom fonction (type 1 arg 1...type n arg n ) { <déclaration de variables locales > <liste d instructions > En C, une fonction est définie par : (a) une ligne déclarative qui contient : type_resultat : le type du résultat de la fonction. nom fonction : le nom qui identifie la fonction. type 1 arg 1...type n arg n : les types et les noms des paramètres de la fonction (b) un bloc d instructions délimité par des accolades {..., contenant : 8

16 <déclaration de variables locales > : les déclarations des données locales (c est à dire des données qui sont uniquement connues à l intérieur de la fonction) <liste d instructions > : la liste des instructions qui définit l action qui doit être exécutée. Une instructions est une expression terminée par un ;. C est un ordre élémentaire que l on donne à la machine et qui manipulera les données (variables) du programme. Dans notre exemple, on a vu deux types de manipulation : l appel de fonctions d une part (puts, printf, scanf ou ajoute_tva) et une affectation (=). puts affiche à l écran le texte fourni en argument. scanf attend que l on entre une valeur au clavier, puis la met dans la variable HT, sous format réel (%f). printf affiche à l écran un texte formatté. Ces fonctions seront détaillées au 2.5 page 27. Par définition, toute fonction en C fournit un résultat dont le type doit être défini. Le retour du résultat se fait en général à la fin de la fonction par l instruction return. Le type d une fonction qui ne fournit pas de résultat est déclaré comme void (voir 1.7.4). 4. Des commentaires (voir 1.3) : ils sont éliminés par le préprocesseur. A noter que pour ignorer une partie de programme il est préférable d utiliser une directive du préprocesseur (#ifdef... #endif : voir le chapitre 7). D autres exemples de fichiers source sont fournis en annexe A page Notion d identificateur Un identificateur, comme son nom l indique, permet de donner un nom à une entité du programme (qu il s agisse d une variable ou d une fonction). Ils sont sujets aux règles suivantes : 1. Ils sont formés d une suite de lettres ( a à z et A à Z ), de chiffres (0 à 9) et du signe _. En particulier, les lettres accentuées sont interdites; 2. le premier caractère de cette suite ne peut pas être un chiffre; 3. les identificateurs sont case-sensitive. Ainsi, les noms var1, S_i, _start et InitDB sont des identificateurs valides, tandis que i:j ou 1i ne le sont pas. 1.6 Conventions d écritures d un programme C Avant d aller plus loin, il convient d établir un certain nombre de règles de présentation que devra suivre tout bon programmeur qui souhaite écrire des programmes C lisibles 9 : ne jamais placer plusieurs instructions sur une même ligne ; 9 Ces règles peuvent largement être étendues à tout langage de programmation 9

17 utiliser des identificateurs significatifs ; grâce à l indentation des lignes, faire ressortir la structure syntaxique du programme; laisser une ligne blanche entre la dernière ligne des déclarations et la première ligne des instructions; aérer les lignes de programme en entourant par exemple les opérateurs avec des espaces ; bien commenter les listings tout en évitant les commentaires triviaux. A ce propos, la lecture de [Her01] devrait permettre au lecteur d aquérir de bon réflexes de programmation. 1.7 Les types de base Les caractères On utilise le mot-clé char pour désigner une variable de type char. Il s agit en fait d un entier codé sur 8 bits interprété comme un caractère utilisé sur la machine (il s agit en général du code ASCII de ce caractère). Ex : char c1 = a ; // Déclaration d une variable c1 de type char // a laquelle on affecte la valeur a // A noter l utilisation du simple quote char c2 = 97; //c2 correspond également au caractère a Le tableau 1.1 donne la liste des principaux codes ASCII en décimal (pour être précis, il s agit de la première moitié des caractère ASCII, l autre moitié correspondants en général à des caractères étendus comme Ä). code NUL SOH STX ETX EOT ENQ ACK BEL BS HT 10 LF VT NP CR SO SI DLE DC1 DC2 DC3 20 DC4 NAK SYN ETB CAN EM SUB ESC FS GS 30 RS US SP! # $ % & 40 ( ) * +, -. / : ; 60 < = A B C D E 70 F G H I J K L M N O 80 P Q R S T U V W X Y 90 Z [ \ ] ^ a b c 100 d e f g h i j k l m 110 n o p q r s t u v w 120 x y z { - DEL Tab. 1.1 Codes ASCII en décimal 10

18 Caractères particuliers Il existe un certain nombre de caractères particuliers dont les principaux sont résumés dand le tableau 1.2. Caractère \n \t \b \ \" \? Sémantique retour à la ligne tabulation backspace? Tab. 1.2 Quelques caractères spéciaux Ces caractères ont une signification particulière pour le langage C. Par exemple, le caractère " doit être utilisé dans les chaînes de caractère (et la séquence \" permet de représenter ce caractère dans une chaîne). De même, le caractère? est utilisé dans les trigraphes qui sont des séquences de trois caractères permettant de désigner les caractères # [ ] \ ^ { ~. Le tableau 1.3 détaille les trigraphes disponibles. Trigraphe??=??(??/??)????<??!??>??- Signification # [ \ ] ^ { ~ Tab. 1.3 Les 9 trigraphes disponibles en norme ANSI Et les chaînes de caractères? En empiétant un peu sur la suite, les chaînes de caractères sont vues comme un pointeur sur des caractères et sont donc de type char *. Ex : char * chaine = "Hello World!";// une chaine de caractère // noter l utilisation du double // quote Plus de détails dans le chapitre 3 consacré aux pointeurs Les entiers On utilise alors le mot-clé int. Exemple : /* déclaration la plus courante d une variable de type int */ int a = 14; // la variable a est initialisée à la valeur 14 /* Utilisation des précisions (cas le + général)*/ short int b; // b est codé sur 16 bits int c; // c est codé sur 16 ou 32 bits long int d; // d est codé sur 32 bits // la possibilité de l écriture suivante dépend du compilateur long long int e; // d est codé sur 64 bits. 11

19 /* Précision du signe */ unsigned long int n; //n est un entier non signé sur 32 bits Par défaut, les entiers sont en représentation signée (principalement en représentation par complément à 2 pour les acharnés). Ainsi, un short int peut contenir tout entier donc la valeur est comprise entre 2 15 et Au contraire, un unsigned short int (non signé) pourra contenir un entier compris entre 0 et Le tableau 1.4 regroupe les types entiers standards avec quelques informations supplémentaires (la taille utilisée en mémoire et l intervalle des valeurs possibles. Voici quelques valeurs numériques pour avoir un meilleur ordre d idée des intervalles utilisés : 2 15 = = = = = = Type Taille mémoire Intervalle de valeurs char 1 octet [-128 ;127] ou [0,255] unsigned char 1 octet [0 ;255] signed char 1 octet [-128 ;127] int 2 ou 4 octets [-2 15 ;2 15 1] ou [ 2 31 ;2 31 1] unsigned int 2 ou 4 octets [0 ;2 16 1] ou [0 ;2 32 1] short int 2 octets [ 2 15 ;2 15 1] unsigned short int 2 octets [0;2 16 1] long 4 octets [ 2 31 ;2 31 1] unsigned long 4 octets [0;2 32 1] long long(*) 8 octets [ 2 63 ;2 63 1] unsigned long long(*) 8 octets [0;2 64 1] Tab. 1.4 Les types entiers standards. (*) : dépend du compilateur utilisé Remarque : les valeurs limites des differents types sont indiquées dans le fichier header <limits.h> (voir 9.9). En principe, on a sizeof(short) <= sizeof(int) <= sizeof(long) Cas des constantes entières On distingue 3 notations : décimale (écriture en base 10) : c est l écriture usuelle. Ex : 372; octale (base 8) : on commence par un 0 suivi de chiffres octaux. Ex : 0477; héxadécimale (base 16) : on commence par 0x (ou 0X) suivis de chiffres héxadécimaux (0-9 a-f). Ex : 0x5a2b, 0X5a2b, 0x5A2b. Par défaut, le type des constantes entières est le typeint. On peut aussi spécifier explicitement le type en ajoutant l un des suffixes L ou l (pour le type long), LL or ll (pour le type long long). On peut aussi ajouter le suffixeuou u (pour unsigned). Des exemples sont fournis dans le tableau suivant : 12

20 1.7.3 Les flottants Décimal Octal Hexa Type Oxf int x7FFF int 10U 012U 0xAU unsigned int 32768U U 0x8000u unsigned int 16L 020L 0x10L long 27UL 033ul 0x1BUL unsigned long On distingue trois types de flottants allant de la précision la plus faible à la plus forte (qui dépend de l implémentation) : float, double et long double. Ex : double Pi = ; Representation Interne La taille de stockage et la représentation interne des nombres flottant dépend du compilateur utilisé mais la plupart utilise le standard IEEE [Ste90]. Un nombre flottant x est ainsi composé d un signe s (s = 1 pour un nombre négatif, 0 sinon), d une mantisse m et un exposant exp en base 2 tels que : x = s m 2 exp avec { 1.0 m < 2 ou m = 0 La précision du nombre flottant détermine le nombre de bits utilisée pour la mantisse, alors l intervalle de valeur est déterminé par le nombre de bits utilisés par l exposant. Le tableau 1.5 détaille ces informations pour chaque type flottant. Type Taille mémoire Intervalle de valeurs Précision float 4 octets [1, ;3, ] 6 chiffres décimaux double 8 octets [2, ;1, ] 15 chiffres décimaux long double 10 octets [3, ;1, ] 19 chiffres décimaux Tab. 1.5 Les types flottant pour les nombres réels. La figure 1.2 montre le format de stockage d un nombre de type float dans la représentation IEEE : Position du bit: s Exposant exp Mantisse m Fig. 1.2 Format de stockage IEEE pour un nombre de type float En binaire, le premier bit de la mantisse non nulle sera toujours 1 : il n est donc pas représenté. L exposant est stocké avec un biais (qui vaut 127 pour le type float) Un petit exemple pour bien comprendre : 2,5 = 1 1, Les valeurs stockées seront donc : S = 1 ; exp = ; m =